Circa due anni fa abbiamo fatto un testa a testa resa dei conti tra due popolari SSD di livello aziendale: Intel P5510 e Samsung PM9A3, entrambi con un solido seguito nel data center. Da allora, Intel ha trasferito la propria attività SSD a una nuova società chiamata Solidigm, una società sostenuta da SK Hynix. E ora diamo uno sguardo a Solidigm P5520 in un rinnovamento del nostro confronto diretto con gli SSD aziendali tradizionali.
Circa due anni fa abbiamo fatto un testa a testa resa dei conti tra due popolari SSD di livello aziendale: Intel P5510 e Samsung PM9A3, entrambi con un solido seguito nel data center. Da allora, Intel ha trasferito la propria attività SSD a una nuova società chiamata Solidigm, una società sostenuta da SK Hynix. E ora diamo uno sguardo a Solidigm P5520 in un rinnovamento del nostro confronto diretto con gli SSD aziendali tradizionali.
Storicamente, abbiamo riscontrato che le schede tecniche di un singolo SSD aziendale non sono molto utili, poiché si concentrano sulle prestazioni di un'unità singola per un carico di lavoro molto piccolo e specifico. Per questo motivo abbiamo deciso di concentrarci sullo showdown la prestazione di sistemi con più unità anziché della larghezza di banda di una singola unità.
Alla fine, il P5510 ha superato il Samsung PM9A3 nei nostri scenari di test reali. Con questo in mente, abbiamo voluto offrire a questi due drive un nuovo test, ma questa volta con il successore del P5510: il Solidigm P5520. Questa volta abbiamo incluso anche Micron 7400 Pro e Kioxia CD6 per un set di dati più completo.
Abbiamo già esaminato singolarmente tutte queste unità, quindi in questo rapporto non approfondiremo le prestazioni delle singole unità. Ci concentreremo invece sulle implementazioni aziendali di questo dispositivo in cui più unità vengono utilizzate insieme tra loro. I nostri test includono carichi di lavoro misti, situazioni con vicini rumorosi e carichi di lavoro ad alta scrittura.
Come notato in precedenza, nel 2020, il rispettato produttore coreano di memorie e dispositivi a semiconduttore, SK Hynix, ha annunciato che avrebbe acquistato l’attività NAND di Intel per 9 miliardi di dollari. Da questa acquisizione, SK hynix ha creato Solidigm, una nuova società con sede negli Stati Uniti interamente controllata da SK hynix. Riteniamo che ciò sia una vittoria per entrambe le società in quanto consente a ciascuna di concentrarsi sul proprio core business con l'ulteriore vantaggio per SK Hynix di aggiungere al proprio portafoglio una linea di prodotti esistente altamente apprezzata con un seguito fedele.
Solidigm P5520 rispetto a P5510
Quando il P5520 viene confrontato con il P5510, il scheda tecnica mostra solo un modesto aumento delle prestazioni sequenziali del P5520. Tuttavia, abbiamo scoperto che la scheda tecnica mostra solo una parte della storia, motivo per cui stiamo eseguendo questi test.
Eppure i numeri delle prestazioni sono solo una parte della storia; gli hyperscaler e i data center di oggi richiedono densità ed efficienza energetica. Solidigm soddisfa entrambi i requisiti con una riduzione del 44% della potenza complessiva rispetto ai dispositivi P5510 della generazione precedente. Ciò è dovuto all'aumento della capacità massima da 7.68 TB nel P5510 a 15.36 TB nel P5520 con le stesse dimensioni dell'unità da 2.5" e 15 mm. Su un server completamente popolato, questi vantaggi si sommano molto rapidamente.
Il P5520 ha implementato molte funzionalità richieste dai suoi clienti, tra cui dimensioni di settori multipli, OPAL 2.0, blocco dello spazio dei nomi configurabile, cancellazione sicura, registri di telemetria migliorati, spazi dei nomi multipli dinamici e autotest del dispositivo.
Per i nostri test, abbiamo utilizzato l'unità da 2 TB con fattore di forma U.7.68, che è un punto di capacità popolare per l'uso aziendale. Il P5520 è disponibile con capacità che vanno da 1.92 TB a 15.36 TB. È interessante notare che il P5520 è disponibile in a righello (E1.S ed E1.L), popolare tra gli hyperscaler e alcuni server. Siamo un po’ sorpresi che non sia disponibile in E3.S, un nuovo formato che ci aspettiamo che gli OEM di server sfruttino nei loro aggiornamenti di prossima generazione. Detto questo, il P5520 è in sviluppo da molto tempo ed è probabile che Solidigm includa una variazione E3.S nel P5540, o qualunque cosa sia il prossimo per questa categoria di SSD.
Solidigm P5520 Prestazioni
Per questo confronto, abbiamo selezionato un server Intel OEM, che supporta otto SSD NVMe in questa configurazione. Tutti i lotti di SSD sono stati testati in modo identico sullo stesso server.
Unità sotto test, tutte con capacità di 7.68 TB:
Le specifiche di alto livello includono:
- 2 Intel scalabili Gen3 8380
- 32 DDR32 da 4 GB a 3200 MHz
- Ubuntu 20.04.2 Live Server (carichi di lavoro sintetici)
- VMware ESXi 7.0u2 (carichi di lavoro delle applicazioni)
- 8 alloggiamenti NVMe PCI Gen4 U.2
I benchmark sono stati eseguiti utilizzando VDbench e FIO per benchmark sintetici e Percona Sysbench e Benchmark Factory per SQL Server.
VDbench: ogni gruppo di 8 SSD NVMe viene cancellato in modo sicuro, quindi l'intera superficie del disco viene scritta con un'operazione di scrittura da 64 KB, seguita da un carico di lavoro di precondizionamento sequenziale da 64 KB di un'ora. Una volta terminato, a ciascuna unità viene assegnata una partizione pari al 25% della superficie del disco (partizione da 2 TB per un SSD da 8 TB).
Ci siamo quindi concentrati su un gruppo di profili di carico di lavoro comuni costituiti da carichi di lavoro misti comuni. Abbiamo utilizzato i nostri modelli I/O anche per replicare carichi di lavoro SQL, Oracle e VDI. Prima dell'inizio dei modelli I/O casuali, abbiamo eseguito un'ulteriore ora di attività di scrittura casuale 4K.
Profili del carico di lavoro
- Database sintetici: SQL e Oracle
- Clonazione completa VDI e tracce di clonazione collegata
Nel nostro carico di lavoro SQL, Solidigm P5520 ha ottenuto un forte vantaggio con la latenza più bassa e ha terminato con le prestazioni più elevate e la latenza più bassa. Abbiamo misurato un picco di 2.36 milioni di IOPS a 105 microsecondi dal P5520, con il concorrente più vicino (PM9A3) che ha misurato 1.95 milioni di IOPS a 127 microsecondi.
Con una maggiore percentuale di scrittura nel nostro carico di lavoro SQL 90-10, il P5520 ha offerto ancora una volta un forte vantaggio rispetto agli SSD concorrenti. Qui abbiamo misurato un picco di 2.23 milioni di IOPS a 111 microsecondi, seguito dal PM9A3 con 1.89 milioni di IOPS a 129 microsecondi.
Dopo aver aumentato la percentuale di scrittura dal 10% al 20% nel nostro carico di lavoro SQL 80-20, abbiamo visto gli SSD avvicinarsi leggermente nel loro raggruppamento. Qui il P5520 ha raggiunto 1.99 milioni di IOPS a 122 microsecondi, seguito dal PM9A3 con 1.79 milioni di IOPS a 135 microsecondi.
Passando al nostro carico di lavoro Oracle, Solidigm P5520 mantiene un forte vantaggio rispetto al resto del gruppo, superando 1.9 milioni di IOPS a 127 microsecondi. Nel complesso, questo rispetto a 1.68 milioni di IOPS a 143 microsecondi del PM9A3, 1.66 milioni di IOPS a 147 microsecondi del 7400 Pro o 1.59 milioni di IOPS del CD6 a 157 microsecondi.
Nel nostro carico di lavoro Oracle 90-10, il P5520 ha raggiunto 1.7 milioni di IOPS a 99 microsecondi, con il PM9A3 come SSD successivo più vicino, misurando 1.54 milioni di IOPS a 110 microsecondi.
Nel nostro carico di lavoro Oracle finale con un mix di 80-20 R/W, Solidigm P5520 ha comunque mantenuto la leadership con 1.63 milioni di IOPS a 103 microsecondi. Il Samsung PM9A3 è ancora secondo con una velocità di 2 milioni di IOPS a 1.5 microsecondi.
Passando dal database sintetico al VDI, iniziamo con il nostro carico di lavoro Full Clone Boot. Qui il Solidigm P5520 ha iniziato con un leggero vantaggio che si è trasformato in un vantaggio significativo quando il carico di lavoro ha raggiunto il picco. Il P5520 ha misurato 1.79 milioni di IOPS a 137 microsecondi al suo picco, seguito dal PM9A3 con 1.51 milioni di IOPS a 160 microsecondi.
Nel nostro carico di lavoro VDI Full Clone Initial Login, il P5520 ha offerto un vantaggio in termini di latenza, sebbene il picco di throughput provenisse dal Micron 7400 Pro. Qui il P5520 ha superato con 909k IOPS a 201 microsecondi, seguito dal 7400 Pro con 959k IOPS a 213 microsecondi.
Nel VDI Full Clone Monday Login, Solidigm P5520 ha iniziato con un tempo di risposta leggermente elevato. Tuttavia, con l’aumento del carico di lavoro, ha offerto un profilo prestazionale più elevato rispetto agli altri del gruppo. Qui il P5520 ha misurato 634k IOPS a 156 microsecondi, seguito dal 7400 Pro con 606k IOPS a 166 microsecondi.
Il nostro ultimo gruppo di profili di carico di lavoro sintetici si concentra sulle prestazioni di clone collegato VDI, a partire da Boot. In questo test, abbiamo visto il Samsung PM9A3 al primo posto, misurando 696k IOPS a 149 microsecondi, mentre il P5520 ha misurato 534k IOPS a 196 microsecondi.
Nel profilo di accesso iniziale del clone collegato VDI, Solidigm P5520 è arrivato subito dietro il PM9A3. Il P5520 ha misurato 312k IOPS a 148 microsecondi, mentre il PM9A3 ha misurato 325k IOPS a 140 microsecondi.
Infine, nel nostro carico di lavoro VDI Linked Clone Monday Login, abbiamo visto Solidigm P5520 ottenere uno stretto vantaggio in termini di latenza rispetto al Micron 7400 Pro. Qui il P5520 ha misurato 485k IOPS a 198 microsecondi, rispetto ai 487k IOPS a 205 microsecondi del 7400 Pro.
FIO Scrivi test di pressione
I carichi di lavoro di archiviazione stanno diventando più complessi poiché gli SSD riescono a tenere il passo con le richieste di lettura/scrittura simultanee a un livello di utilizzo di picco. La capacità di servire un IO sotto pressione di scrittura simultanea diventa più interessante rispetto all'esecuzione di letture in cui non esistono scritture. I fornitori possono mantenere l'attività in background sufficientemente bassa da mostrare un "benchmark" come la risposta di lettura in condizioni di scarico. Ma non è così che funziona l’IO nel mondo reale.
Questo carico di lavoro dimostra come l'SSD può mettere in pausa o organizzare in fasi le scritture e dare priorità alla lettura a livello del firmware principale e dei componenti NAND. La priorità di lettura può determinare i requisiti SLA per offerte di applicazioni specifiche. Pertanto, la motivazione di un test di pressione di scrittura è guidata dalla necessità di testare sia l'I/O simultaneo che la resilienza e il QoS di un prodotto SSD.
Nel nostro test di pressione in scrittura, abbiamo eseguito il carico di lavoro su otto unità nei gruppi di test Solidigm P5520, Samsung PM9A3, Kioxia CD6 e Micron 7400 Pro. Durante i test sui dispositivi flash, abbiamo riscontrato molti casi in cui i test delle singole unità non sempre riflettono il modo in cui l'unità potrebbe rispondere in un sistema più attivo. Per mostrare come si riflettevano le prestazioni, abbiamo estratto i risultati da una singola guida in ciascun gruppo, che in questo caso corrisponde alla prima guida in ciascun gruppo. I test sono stati suddivisi in un carico di lavoro con dimensioni di blocco di 8K e un carico di lavoro con dimensioni di blocco di 16K. In ogni test, ci concentriamo su clat (latenza di completamento), latenza del 99° percentile e la latenza del 99.99° percentile.
Partendo dalla dimensione del blocco da 8K, abbiamo esaminato la latenza di completamento per ciascuno dei quattro gruppi di SSD e abbiamo notato una differenza drammatica che si formava all'inizio. Considerando l'intervallo da 100 MB/s a 700 MB/s, il Kioxia CD6 si è distinto con una linea che scende a 350 MB/s. Questo perché oltre quel punto, poiché il test richiedeva una larghezza di banda maggiore, ha raggiunto il limite di 350 MB/s mentre le altre unità continuavano a salire. Se guardiamo alla velocità di 350 MB/s, il 5520 ha misurato 122 microsecondi, il PM9A3 ha misurato 135, il CD6 è arrivato a 157 e il 7400 Pro ha misurato 192.
Nel gruppo del 99° percentile, Solidigm P5520 ha continuato a mantenere un forte vantaggio sul gruppo. Alla soglia dei 350 MB/s, abbiamo misurato 424 microsecondi dal P5520, 627 dal CD6, 668 dal PM9A3 e 742 dal 7400 Pro.
Al 99.9° percentile, abbiamo notato una separazione più significativa tra gli SSD aziendali in questo gruppo. Il P5520 è partito sostanzialmente da un livello inferiore rispetto agli altri del gruppo e ha mantenuto il vantaggio nel segmento di test. Se guardiamo al punto di 350MB/s, abbiamo misurato 578 microsecondi dal P5520, 922 dal CD6, 1,074 dal PM9A3 e 1,254 dal 7400 Pro.
Passando alla latenza del 99.99° percentile, mantenendo il valore di 350 MB/s come valore per confrontare ciascuna unità, Solidigm P5520 ha continuato a guidare il gruppo. Ha offerto una bassa latenza di 717 microsecondi contro il PM9A3 con 1,336 e il CD6 con 1,369. Il 7400 Pro è rimasto significativamente indietro con 2,311.
Aumentando la dimensione del blocco a 16K nel nostro test di pressione di scrittura, abbiamo notato ancora una volta una differenza significativa tra i quattro SSD di questa categoria per quanto riguarda i tempi di risposta. All'inizio del test, osservando la latenza di completamento, Solidigm P5520 e Samsung PM9A3 erano molto vicini, con percorsi divergenti all'aumentare del carico di lavoro di scrittura. Vediamo ancora una volta il Kioxia CD6 raggiungere i 350MB/s, che useremo come punto di confronto tra il gruppo di unità. Qui il P5520 ha misurato 139.7 microsecondi contro i 141 del PM9A3. Il CD6 misurava 174 in questa fase e il 7400 Pro superiore misurava 216.5.
Nella misurazione al 99° percentile, la differenza tra ciascun SSD diventa più evidente all'aumentare della larghezza di banda. Alla soglia dei 350 MB/s, il P5520 ha misurato 445 microsecondi, il PM9A3 ha misurato 668, il CD6 685 e il 7400 Pro 824.
Passando alla latenza del 99.9 percentile, il P5520 ha mantenuto il suo vantaggio mentre abbiamo visto alcuni comportamenti interessanti del CD6. Inizialmente arrivando sotto il PM9A3 a 300 MB/s, il CD6 ha registrato un picco di latenza prima di raggiungere la saturazione. Seguendo lo stesso punto di campionamento di 350 MB/s, abbiamo misurato il P5520 con 603 microsecondi, il CD6 con 1,037, il PM9A3 con 1,074 e il 7400 Pro con 1,418.
Infine, passando alla porzione del 99.99 percentile del test della pressione di scrittura del blocco da 16K, abbiamo visto il Solidigm P5520 con la latenza più bassa e il Micron 7400 Pro con quasi il triplo del tempo di risposta. Concentrandosi sul punto indice di 350 MB/s, il P5520 ha misurato 734 microsecondi, il PM9A3 con 1,319, il CD6 dietro con 1,565 e il 7400 Pro con 2,606.
Test del vicino rumoroso FIO
Tradizionalmente, per vedere come funzionano gli SSD con carichi di lavoro simultanei variabili, si applicano carichi di lavoro di lettura e scrittura al dispositivo contemporaneamente. Questi carichi di lavoro possono includere anche dimensioni di blocchi variabili e altri elementi. Gli SSD NVMe hanno introdotto un nuovo concetto nel mix in cui possono offrire il provisioning dello spazio dei nomi multi-tenant rispetto al partizionamento comune.
Quando più tenant utilizzano tutti gli spazi dei nomi assegnati con carichi di lavoro diversi, la latenza non deve aumentare al punto che lo spazio di archiviazione non risponde più per ciascun tenant. Nel test dei vicini rumorosi, applichiamo carichi di lavoro di scrittura misti a tre dei sei spazi dei nomi forniti e monitoriamo la latenza di lettura dai restanti tre spazi dei nomi per vedere come ciascuna unità gestisce l'attività simultanea di scrittura e lettura.
Con più dispositivi sul campo, Solidigm P5520 è stato il leader per latenza di completamento e latenze di 99.99 percentile e 99.9999 percentile. Partendo dalla latenza di completamento (clat), la media dei tempi del P5520 nello spazio dei nomi 4-6 è stata di 141 microsecondi, seguito dal Samsung PM9A3 con 157, seguito dal Micron 7400 Pro con 166 e, infine, dal Kioxia CD6 con 177.
Questo divario, tuttavia, è aumentato, passando al percentile 99.99, dove abbiamo iniziato a vedere le unità concorrenti aumentare notevolmente i tempi di risposta. Qui il Solidigm P5520 ha misurato 769 microsecondi, con il Samsung PM9A3 che ha misurato 1,049, il Kioxia CD6 con 1,576 e il Micron 7400 Pro con 2,281.
Passando alla misurazione della latenza sei-9 o 99.9999, il P5520 ha continuato il suo impressionante vantaggio sul gruppo, misurando 1,123 microsecondi. Il Samsung PM9A3 è rimasto al secondo posto, misurando 1,494, il Kioxia CD6 è balzato a 2,748 e il Micron 7400 Pro ha misurato l'incredibile cifra di 3,796.
Prestazioni Sysbench MySQL
Il nostro test Sysbench sfrutta Percona per indirizzare l'I/O su un database MySQL OLTP. Questo test misura anche il TPS medio (transazioni al secondo), la latenza media e la latenza media del 99° percentile. Ogni VM Sysbench è configurata con tre vDisk: uno per l'avvio (~92 GB), uno con il database precostruito (~447 GB) e il terzo per il database in fase di test (270 GB). Dal punto di vista delle risorse di sistema, abbiamo configurato ciascuna VM con 16 vCPU e 60 GB di DRAM e abbiamo sfruttato il controller SCSI SAS LSI Logic.
Configurazione test Sysbench (per VM)
- CentOS 6.3 a 64 bit
- Percona XtraDB 5.5.30-rel30.1
- Tabelle del database: 100
- Dimensione del database: 10,000,000
- Discussioni del database: 32
- Memoria RAM: 24 GB
- Durata della prova: 3 ore
- 2 ore di precondizionamento di 32 thread
- 1 ora 32 thread
Con un carico di 16 VM (8 VM per SSD), abbiamo lo storage come vincolo principale sulle prestazioni di MySQL, lasciando un po' di spazio per la CPU. In termini di prestazioni, il Solidigm P5520 è al primo posto, misurando 28,455 TPS, seguito dal 7400 Pro con 26,397 TPS, dal PM9A3 con 26,312 e dal CD6 con 25,628.
Guardando alla latenza media, il P5520 è in testa con 18.02 ms, seguito dal 7400 Pro con 19.46 ms, dal PM9A3 con 19.59 ms e dal CD6 con 19.98 ms. È importante notare che si tratta del tempo di risposta del database, non della latenza dello storage, quindi i numeri sono più alti del semplice livello I/O NVMe.
Nell'ultima parte, dove misuriamo la latenza del 99° percentile durante il carico di lavoro Sysbench, il P5520 ha misurato 31.84 ms, il PM9A3 34.37 ms, il 7400 Pro 35.44 ms e il CD6 36.56 ms.
Conclusione
Nella nostra precedente analisi approfondita del P5510, lo abbiamo confrontato testa a testa con il PM93A. In quel giro di test il P5510 si è comportato molto bene, superando l'unità Samsung. Questa volta Solidigm è tornato con un SSD aziendale aggiornato, quindi abbiamo eseguito nuovamente i test confrontando Solidigm P5520 con PM9A3. Inoltre, abbiamo ampliato il campo di applicazione includendo nello showdown gli SSD aziendali di tutto rispetto di Micron e KIOXIA.
Osservando le schede tecniche delle unità, sarebbe stato difficile decifrare che questi lotti di SSD avrebbero funzionato in modo così diverso nei nostri test, ma lo hanno fatto e in modo sorprendente. Un esempio di ciò è il nostro test FIO Noisy Neighbor dove nel test percentile 99.99 il P5520 ha battuto il suo concorrente più vicino del 36%!
La tendenza principale che è facile vedere in un'ampia gamma di test è che Solidigm P5520 offre prestazioni eccezionali e una latenza molto bassa su tutta la linea. È leader in molte aree rispetto al Kioxia CD6, Micron 7400 Pro, e Samsung PM9A3. Questo può essere più visibile nel Write Pressure Test dove gli SSD come il CD6 si saturano completamente molto al di sotto degli altri della stessa classe.
Dopo questo esercizio, siamo rimasti con il P5520 più o meno dove eravamo con il P5510: è un'ottima cosa. Il P5520 è forte in tutti i carichi di lavoro che gli abbiamo sottoposto, brillando davvero nei carichi di lavoro più intensivi come pressione di scrittura estrema e scenari rumorosi dei vicini. L'ingegneria di Solidigm ha dimostrato ancora una volta che in questa classe di SSD aziendali mainstream c'è un abisso piuttosto ampio e fare il giusto investimento in flash è estremamente importante per le prestazioni delle applicazioni.
Solidigm sponsorizza questo rapporto. Tutti i pareri e le opinioni espressi in questo rapporto si basano sulla nostra visione imparziale dei prodotti in esame.
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